快速形成的巨人可能会破坏螺旋原行星盘

根据沃里克大学(University of Warwick)天文学家的一项新研究，在恒星系统生命早期发展的巨型行星可以解决一个谜，即为什么在年轻的原行星盘中未观察到螺旋结构。

这项研究今天在《天体物理学杂志快报》上发表，并得到皇家学会的支持，该研究为天文学家期望在年轻恒星周围的原行星盘中看到的螺旋结构缺乏提供了一种解释，这也表明科学家们可能不得不重新评估行星形成的速度。在光盘的生命周期中。

原行星盘是行星的发源地，其中蕴藏着最终会聚集成我们在宇宙中看到的行星阵列的物质。当这些圆盘年轻时，它们会形成螺旋结构，其所有尘土和物质都会因圆盘旋转产生的巨大重力作用而拖入致密的臂中。在银河系水平上也会发生类似的影响，因此，为什么我们会看到诸如我们的银河系这样的螺旋星系。

在三到一千万年的过程中，来自圆盘的物质聚集在一起形成行星，掉落到它正在绕行的恒星上，或者只是通过来自圆盘的风而散布到太空中。圆盘年轻时会自动引力，并且盘中的材料会形成螺旋结构，当其在重力稳定时会丢失。发育中的年轻行星在以自己的方式消耗和分散物质时会在圆盘中切出缝隙，从而形成了天文学家最常在原行星盘中看到的“环和缝”特征。

但是，天文学家一直在努力解释年轻的原行星盘的观测结果，这些盘没有显示出螺旋状的迹象，而是看起来像是一个年纪大得多，具有环形和间隙结构的盘。为了提供解释，沃里克大学物理系的萨尔·罗瑟(Sahl Rowther)和法尔扎纳·梅鲁(Farzana Meru)博士对年轻盘中的大行星进行了计算机模拟，以确定它们相互作用时会发生什么。

他们发现，一颗大约是木星质量三倍的巨型行星，从圆盘的外部区域移向恒星，会造成足够的破坏，从而擦掉圆盘的螺旋结构，其结果非常类似于天文学家观察到的圆盘。但是，要在圆盘的螺旋阶段出现这些行星，就必须在圆盘的生命周期的早期迅速形成它们。

主要作者Sahl Rowther博士 物理系的一名学生说：“当光盘年轻时，我们希望它们具有螺旋结构的巨大质量。但是在观察中我们看不到它。

“我们的模拟表明，在这些年轻的盘片中的一颗巨大的行星实际上可以将在自重螺旋相中所花费的时间缩短到看起来更像天文学家所看到的一些观测结果。

物理学系的合著者Farzana Meru博士补充说：“如果天文学家正在观察的其中一些盘最近是自重的，那么这表明它们在盘还很年轻的时候就形成了一个行星。原行星盘远不到五十万年，这意味着地球必须迅速地形成。

“不管用什么机制解释这些行星是如何形成的，这可能意味着我们必须考虑到行星的形成要比最初想像的要快得多。”

他们的模拟为原行星盘向内迁移时在其外部区域中的巨型行星建模，天文学家希望看到这一过程，因为扭矩将行星推向内，因为它与盘中的气体交换了角动量。这也意味着行星将与大部分圆盘相互作用并破坏圆盘，并且其质量足以打开气体间隙，从而形成环形和间隙结构。

萨尔·罗瑟(Sahl Rowther)补充说：“鉴于与观察到的光盘块有关的未知数，这令人兴奋。如果具有环形和间隙结构的大型光盘很常见，它可以为解释光盘结构提供更多的途径。

“我们的结果表明，只要条件和技术合适，我们甚至有可能看到这些巨型行星的迹象。我们下一步的研究将是确定这些条件是什么，以帮助天文学家尝试确定恒星的存在。这些行星。”

梅鲁博士补充说：“旋涡结构很可能会被抹去，当您看着光盘时也不会被愚弄。它仍然可能相当庞大，只是一个巨大的行星使它失去了旋涡而已。 。

“我们有这些惊人的原行星盘图像，它们真正令人兴奋的是它们的结构。在过去几年中，望远镜变得非常强大，我们能够看到间隙和环等特征。借助像我们这样的计算机模拟，我们可以现在，我们尝试了解我们预期发生的某些过程(例如行星在年轻的盘中迁移)是否会产生观察者所看到的图像，而功能强大的望远镜和超级计算机的结合才有可能实现。”

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